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Taichung Tzu Chi Hospital,
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基因分析徹底改變了許多疾病的診斷,特別是那些具有遺傳成分的疾病。以下是一些疾病與關連基因:
分析也有助於識別糖尿病和心血管疾病等複雜疾病的易感性,儘管這些疾病通常涉及多種基因和環境因素之間的相互作用。
DNA定序(DNA sequencing)是指將特定DNA片段中的4種鹼基,也就是腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、胞嘧啶(C)與鳥嘌呤(G)依照出現的順序進行排列的一種分析技術。利用DNA定序可以應用於細胞中DNA的分析, 包括突變,片段缺失,片段插入等。常用的定序法為桑格定序法(Sanger sequencing),由英國生物化學家弗雷德里克·桑格於1977年發明。利用雙去氧鏈終止法與化學降解法以及其衍生方法統稱為第一代DNA定序技術,為人類基因組計劃所使用主要定序方法(附圖)。用DNA聚合酶來延伸結合在待測序列 DNA 模板上的寡脫氧核苷酸引子,直到在新合成的DNA 鏈的 3'-末端摻入了4种螢光或是放測物質核素標記的2',3'-雙脫氧核苷三磷酸(ddNTP) 的其中一種。由於ddNTP 脫氧核糖的 3'-位碳原子上缺少羥基而不能與下一位核苷酸的5'-位磷酸基之間形成 3',5'-磷酸二酯鍵,從而使得正在延伸的DNA鏈在該 ddNTP 處終止。因此,在 4 種不同反應體系中分別加入 4 種不同的 ddNTP (A、G、C、T),就可得到終止於相應特定鹼基的一系列不同長度DNA片段。這些片段具有共同的起點,而有不同的終點(即ddNTP摻入的位置),其長度取決於 ddNTP 摻入的位置與引子 5'-末端之間的距離。經可分辨 1 個核苷酸差別的變性聚丙烯醯胺凝膠電泳分離這些片段,再藉助片段的放射性核素或螢光標記,即可讀出一段DNA序列。
資料來源:https://microbenotes.com/dna-sequencing-maxam-gilbert-and-sanger-dideoxy-method/
次世代定序Next Generation Sequencing (NGS)主要以massively parallel sequencing的概念建構的高通量技術,達到同時高速大量的核酸定序。與傳統統桑格定序法相比,NGS幾乎快了約6萬倍的速度。 目前市面雖然有不同公司發展出不同基因定序平台例如:Illumina公司、ABI公司與Roche公司,雖然的技術原理不相同,但都是以鏈終止定序法(chain termintin)來進行DNA定序,達到高通量,減少定序錯誤的發生機會。以Illumina系統為例,其原理主要包含:
youtube網址: Overview of Illumina Sequencing by Synthesis Workflow | Standard SBS chemistry - YouTube
資料來源: Nidhi Gupta and Vijay K. Verma. Next-Generation Sequencing and Its
Application: Empowering in Public Health Beyond Reality. Microbial Technology for the Welfare of Society. P313-341 (2019).
癌細胞診斷通常使用切除後之腫瘤或是組織進行診斷。但是液態活檢(liquid biopsy)為一種檢查血液中是否有異常細胞(癌細胞)的檢驗方法,可分為兩種:循環腫瘤細胞(circulating tumor cell)分析以及無細胞DNA(cell-free circulating tumor DNA)。是以抽血非侵入式的方法,進行檢驗,取代侵入式的細胞或是組織檢驗,評估微量癌細胞中的基因突變,並且計劃個體化的治療。液態活檢(liquid biopsy)可以在病程的治療過程中進行監控。不同部位的癌症組織通常為一次性切除,而液態活檢可以在不同療程是進行血液採集進行微量細胞分析。有利於了解腫瘤進展與轉移等。根據微量的循環腫瘤細胞與DNA 的基因變化可以提供治療中有效性評估與癌症轉移風險的訊息。
活體組織(biopsy)又稱為活檢,為一種。主要利用穿刺針吸取可疑的組織塊, 例如大腸鏡中的息肉切除或是無法切除的組織, 例如甲狀腺腫塊或是肺部可疑腫塊組織等。在血液白血病之診斷上,也經常使用骨髓活檢都是進行血球細胞與骨髓型態進行診斷與分期。消化道器官則經常使用內視鏡看到腸道組織,並可以透過活檢器械抽吸或是探針切除可疑組織。